意大利威尼斯四桥受力性能分析

威尼斯大运河上的第4座桥——威尼斯四桥是一座主跨80.8m的钢拱人行桥,采用π形截面桁架拱肋,矢跨比1/16。为了研究其受力特点,采用有限元软件建立威尼斯四桥的计算模型,分析该桥在自重及人行荷载下的静力性能,并在该桥基本动力模态的基础上,进行人行舒适度评价和抗震性能分析。分析结果表明:该桥采用了1/16的小矢跨比,水平推力大,对基础受力不利;π形连接钢板不仅要承受主拱的剪力,还要承受局部弯矩,其某些部分的应力达到了临界状态;主拱肋刚度偏小,在不对称荷载作用下,弯曲变形较大;人行舒适度能够满足要求;地震作用下横向弯矩较大。

悬带拱桥试设计研究

悬带拱桥,是一种将以受压为主的拱与受拉的悬带结构结合起来的新型桥梁结构。该文以威尼斯四桥(现名宪法桥)为工程背景,进行了悬带拱桥的试设计。应用有限元方法,对原桥与试设计的悬带拱桥的静力性能、人行舒适度和抗震性能等方面进行了分析和比较。结果表明:试设计的悬带拱桥减小了竖向刚度和拱对桥台基础的水平推力,降低了地震作用下的横向弯矩和扭矩、纵向弯矩和轴力,同时大大降低了工程造价。

悬带桥的调查与分析

回顾了悬带桥的发展历史,收集整理了40座悬带桥的资料,对其主要参数进行归纳分析。调查表明:悬带桥的跨径不大,主要集中在30~120m。随着跨径的增加,跨垂比呈减小的趋势,已建悬带桥的跨垂比介于9~152之间,主要集中在10~80。随着跨径的增加,桥面板厚度呈增长的趋势,桥面厚度介于0.1~0.4m之间,主要集中在0.3m附近。文中还简要介绍了一种新的桥梁结构形式——悬带拱桥的概念。

威尼斯大运河的第4座桥梁

威尼斯大运河上的第4座桥是一座钢拱人行桥,主跨80.8 m,矢跨比1/16。该桥造型新颖美观,色彩运用恰到好处,以现代高强轻质的钢材和玻璃建造,却能与周围古老的建筑和谐一致。但其设计上采用的开口星形截面,无斜撑的类直腹杆的开口桁架拱肋,1/16的矢跨比使该桥梁结构存在不尽合理之处,并且该桥的主拱第3阶振型频率与行人步频接近,极易产生人桥共振。该桥的造价及维护费用也较高。

基于智能优化方法的斜拉桥索力优化

在运用弯曲能量最小法计算斜拉桥拉索初始索力时,为观察传统的基于导数信息的搜索算法和智能优化方法的效果,采用序列规划法并引入遗传算法、模拟退火算法和粒子群优化算法3种智能优化方法,以各拉索索力为设计变量、桥塔和主梁的加权弯曲应变能为目标函数、桥塔和主梁的位移和弯矩等为约束,建立优化模型。结合Matlab及Ansys编制了斜拉桥索力优化的计算程序。通过算例计算分析,验证了编制程序的有效性,并对比了几种方法的计算结果,结果显示采用遗传算法和粒子群优化算法的全桥结构内力较传统方法均匀,而模拟退火算法效果不太理想。

桥梁结构优化的评价指标

为了从优化程序所给出的一系列优化结果中找出最优设计,本文提出了一个从桥梁结构优化结果中寻找最优设计的评价指标(GOI).该指标将体积挖空率(VR)作为节省材料的量化值,同时将应力指数RI(σ)和变形指数RI(d)作为结构受力的量化值,以此来建立数学公式,然后计算出每个优化结果的具体指标值,进而找出最优设计.最后通过钢拱桥尺寸优化、混凝土壳桥拓扑优化和组合梁桥拓扑优化三个实例,对评价指标的有效性进行了验证,结果显示,该评价指标为设计师找出最优设计提供了一个直观有效的方法.

结构优化技术在桥梁工程中的应用实例

简要介绍了结构优化技术在工程领域的应用方向,分析了结构优化技术在桥梁结构中应用困难的原因,简要叙述了实际桥梁结构优化问题的求解技术。分别介绍了钢拱桥尺寸优化研究实例和组合梁桥拓扑优化应用实例,实例展示了优化的目标、实现手段及基本流程,并给出了最终的优化结果,可为中国桥梁工程师提供参考。